Módulo 10_Etapas de terminación_Biot 6230 - PDF

MÓDULO 10: ETAPAS “DOWNSTREAM” DE TERMINACIÓN Biot 6230 ◦ Identificar y describir los llamados procesos de terminación en las industrias biofarmacéuticas. ◦ Identificar los componentes básicos de las etapas de formulación, llenado y de empaque en la biomanufactura de productos terapéuticos. Obje...

MÓDULO 10: ETAPAS “DOWNSTREAM” DE TERMINACIÓN Biot 6230 ◦ Identificar y describir los llamados procesos de terminación en las industrias biofarmacéuticas. ◦ Identificar los componentes básicos de las etapas de formulación, llenado y de empaque en la biomanufactura de productos terapéuticos. Objetivos ◦ Describir la importancia de cada uno de estos procesos y reconocer el orden de eventos que se dan para que cada una se considere exitosa. ◦ Evaluar cómo estos procesos de terminación influyen en la distribución final de los productos y que establezcas los criterios mínimos que tienen que ser cumplidos en cada una de ellas, para lograr el éxito de la producción. 2 Introducción ◦ Una vez ha ocurrido la purificación final de los productos de interés, y los resultados en las diversas pruebas de calidad, identidad, actividad, entre otras, han sido satisfactorios, las compañías biotecnológicas tienen que proteger el producto ya purificado de una posible degradación prematura, más tienen que finalizar el proceso de terminar el producto para poder distribuirlo al mercado. ◦ En este nuevo módulo se estará describiendo de forma relativamente general, qué es lo que se incluye luego de los procesos de purificación, de forma más específica, los procesos de terminación. 3 Los procesos de terminación en “downstream” Formulación Terminado Empaque 4 ◦ El proceso de formulación es una de las etapas post procesamiento “downstream” más importantes en la biomanufactura en la cual se le añaden sustancias específicas al producto de interés, con el objetivo principal de proteger, garantizar la estabilidad y la efectividad de dichos productos antes de ser distribuidos. ◦ Por lo general, en los procesos de formulación de proteínas se utilizan las tecnologías de filtración y diafiltración (para añadir los “buffers” de formulado). Formulación ◦ La formulación se puede ver en dos etapas principales: n La Formulación “Bulk” (formulación inicial) n Del producto en bruto (API) n La Formulación del producto final 5 n Con aditivos adicionales para ser usado por el consumidor (pacientes por ejemplo) Objetivos de la formulación: • Las proteínas sin formular tienen un tiempo de vida útil muy pobre (aún cuando se refrigeren), por lo que hay que hacerlas más duraderas. ¿Por qué se requiere la formulación? • Porque es necesario llevar la solución terapéutica a un pH semejante al del cuerpo humano y en una condición isotónica: • La mayoría de las presentaciones de productos proteicos es en jeringuillas (son inyectables) • Orales: pierden efectividad terapéutica (se inactivan en el estómago). • En ocasiones la formulación no se puede llevar a un pH similar al del cuerpo porque afecta la estabilidad del producto, pero aun así se deben añadir sustancias que ayuden a preservar y mantener las proteínas de manera efectiva. • Además, la formulación puede mejorar la acción de 6 ciertas proteínas terapéuticas. ◦ Algunos mecanismos que promueven la degradación o inactivación de diferentes productos y que se tienen que minimizar en la producción: Los productos de naturaleza proteica son susceptibles a degradación • Para proteínas: degradación química afecta, así como alteraciones físicas en la conformación de la molécula (se alteran los enlaces que mantienen las estructuras secundarias a cuaternarias de las proteínas) • Para otro tipo de productos: degradación química principalmente es lo que les ocurre. 7 Otros factores físicos importantes Ø pH ambiental Ø Agitación (fuerzas sobre las moléculas)es detrimental para productos de naturaleza proteica (NO se pueden agitar las proteínas en solución porque hay riesgo alto de desnaturarlas). Ø Presencia de superficies hidrofóbicas Ø Otros ◦ Todos esos mecanismos anteriores pueden causar agregados de las proteínas. ◦ Tales agregados o acumulaciones de proteínas son inactivos biológicamente hablando, y no son útiles a nivel terapéutico. 8 Así que en resumen, la formulación Es parte de las etapas finales de “downstream” incluida en los llamados procesos de terminación de productos Es importante para proteger los productos y hacerlos mejo tolerables a los usuarios 9 ◦ vEn la etapa de formulación se añaden diversas sustancias y a esas sustancias se les conoce como excipientes. Es necesario recalcar que toda sustancia que se añade en el proceso de formulación, tiene que ser aprobada por las agencias reguladoras (por ejemplo, la FDA). Los excipientes vLos excipientes son aquellos ingredientes que se añaden a los productos pero que no tienen el objetivo de ejercer algún tipo de efecto terapéutico (son ingredientes inactivos). vAlgunos de sus beneficios principales son: v Ayudan a mejorar la administración del producto v Estabilizan contra agitación, desecado, congelamiento, oxidación, contra microorganismos v Mantienen un pH estable 10 ◦ Solo son añadidos en las cantidades mínimas necesarias, porque de lo contrario, pueden interactuar de forma no deseada con la proteína y dañarla y porque pudieran afectar al ser humano (en cantidades elevadas). ◦ Todo proceso de formulación tiene que haber sido previamente planificado y analizado para lograr que su aplicación promueva la mejor efectividad posible al producto. Entre los aspectos involucrados en ese análisis previo al establecimiento de un proceso de formulación se encuentran conocer los siguientes aspectos: Los excipientes n Mecanismos de degradación de las proteínas n pH óptimo para la preparación n Condiciones de almacenaje ideales n Forma de presentación del producto (líquido, liofilizado, sólido) n Cuál es la ruta de administración n Entre varios otros aspectos ◦ El proceso que se diseña finalmente es el que mejor garantiza: o Estabilidad o Efectividad o Tiempo de vida útil prolongado 11 “Buffers” (amortiguadores): Ayudan a estabilizar el pH. Ejemplos: acetato, citrato, glicina, histidina, fosfato, succinato (ayudan a ajustar el pH) Tipos de excipientes utilizados en el proceso de formulación Azúcares, sales, polioles: Ajustan la osmolalidad de la solución. Por ejemplo: NaCl, manitol, sacarosa, trehalosa • Se evita el uso de la glucosa y lactosa (evitar glicasión (unión de azúcares a las proteínas) –ya que afecta actividad biológicay que la solución se torne marrón-no es agradable para los clientes.) [OJO: No tiene que ver con glicosilación] Agentes surfactantes: minimizan la desnaturalización del producto por formación de agregados • Polisorbato es muy utilizado 12 Tipos de excipientes utilizados en el proceso de formulación Antioxidantes: se incorporan si se conoce que la proteína es muy susceptible a oxidación (para entonces así evitarlo) • Ejemplos: Tiosulfato, EDTA, Zn 2+, metionina, ácido ascórbico (vitamina C), otros Agentes Antimicrobianos: se añaden para prevenir o inhibir el crecimiento de microorganismos que pueden presentar riesgo de contaminación a pacientes • Alcohol bencílico, fenol, femerol (cloruro de bencetonio) • Se utiliza la dosis más baja determinada como efectiva (evitar riesgos de efectos secundarios) 13 Es la formulación que se realiza inmediatamente después del proceso de purificación final (el que se supone lleva el producto a un 99.999% de pureza). El término “bulk” se relaciona con la agrupación de componentes (ya que se forma una masa amorfa-de ahí el concepto “bulk”- característica, con la adición de sustancias especiales). Esta etapa es necesaria para mantener la estabilidad de las proteínas y para garantizar al menos 18 meses (como mínimo) de vida útil al metabolito terapéutico que debe ser terminado en etapas posteriores. Formulación del “bulk” - Esa vida útil del producto es muy importante tanto para el paciente como para la industria. El proceso de formulación “bulk” requiere trabajos en áreas limpias y siguiendo los cGMPs y SOPs establecidos para este tipo de procesos. 14 Formulación del “bulk product” ◦ El proceso incluye en resumen: ◦ Ajustar la concentración de la solución ◦ El producto “bulk” queda súper-concentrado ◦ Intercambio de “buffers” (cambiar los buffers utilizados en los procesos anteriores a la formulación) a los “buffers” requeridos para la formulación ◦ Se usa diafiltración contra el “buffer” de formulación ◦ Adición de sustancias protectoras ◦ Se filtra el lote de manera estéril (filtros de membrana) y se lleva el material filtrado a un recipiente donde se almacenará el “bulk” ◦ Muchas veces requiere congelación o por lo menos, mínimo refrigeración. ◦ El producto se almacena en unos tanques especiales que luego son llevados a unos cuartos fríos especiales (-20 a -40 0 C). ◦ Al material “bulk” se le realiza pruebas de estabilidad y de concentración de proteínas entre varias otras, incluidas de calidad microbiológica) para garantizar su calidad y efectividad. Una vez almacenado el “bulk” (que es la droga como tal), está disponible para los siguientes procesos de terminación que son: ◦ La formulación del producto final y el Llenado o terminado aséptico 15 Formulación del producto final ◦ Es el proceso de formulación donde se añaden los excipientes finales para estabilizar el producto y posteriormente generar la solución del producto tal como va a ser utilizado por los pacientes. En esta etapa al material “bulk” se le añaden los excipientes finales para que el producto esté apto para ser utilizado por los pacientes. ◦ Igualmente requiere de áreas limpias, de facilidades amplias y bien preparadas y de seguir a cabalidad los cGMPs y SOPs. En adición, es una etapa importante que depende de otras áreas de apoyo dentro de la industria y que requiere procesos de preparación para los tanques y las líneas que serán utilizados para mover y almacenar la solución con el producto. ◦ Necesita personal altamente adiestrado y de unas condiciones de asepsia elevadas. 16 Formulación del producto final ◦ El área de formulación del producto final cuenta con unos cuartos especiales que tienen unas líneas de transferencia de producto fijas, que están confeccionadas de materiales especiales que deben ser tratados por procesos de CIP (“Clean In Place”) y de SIP (“Steam In Place”) según vimos en módulos anteriores, para garantizar así su esterilidad y su posterior uso para la distribución de la solución de proteínas. ◦ Por por esas líneas o tuberías que salen de los tanques de formulación es que pasa la solución del formulado con el producto. ◦ Por eso la esterilidad es crítica 17 ◦ Se usa un tanque de mezclado (luego de que el tanque está listo para uso) para mezclar el “bulk”, con los excipientes según establecido en el SOP de formulación. ◦ Hay unos elementos necesarios que deben ser completados como por ejemplo la otorgación y rotulación adecuada con el número de Lote de formulación (representa el ciclo de producción en el área de Formulación). Finalización de la formulación ◦ En el tanque de mezclado se sigue la “receta” exacta del producto para llevarlo a la concentración establecida por los requisitos de la industria. ◦ Es muy importante que se monitoree la temperatura, se sigan buenas técnicas asépticas y se documente todo el proceso en los registros correspondientes. La temperatura de los tanques se mantiene fría utilizando una línea de glicol (con un sistema integrado a los tanques-el glicol NO tiene contacto con el producto porque es contaminante). ◦ Una vez se completa el mezclado, se pasa a la etapa del tanque final (el tanque de almacenaje). ◦ El producto se filtra y se pasa al tanque de almacenaje; esto es una tarea a realizarse en un área aséptica 18 Es importante mencionar que en la etapa de formulación el producto puede estar en riesgo de contaminación, ya sea por microorganismos o por errores al mezclar materiales. • Ya aquí lo único que se puede usar es filtración y cuartos asépticos para tratarde evitar la contaminación. Detalles adicionales sobre la Formulación Si hay contaminación en esta etapa es muy poco probable que el lote se salve y se pueden perder muchos miles de dólares largos Dentro de la biomanufactura “downstream” el área de Formulación es una de las que mejores paga, pero a su vez, es una de las más críticas y donde el trabajo de cada asociado es crucial para que el producto pueda seguir a las siguientes etapas y por ende hacia el mercado. Requiere mucha asepsia , buenas prácticas y alto nivel de concentración. 19 Terminado ◦ Una vez el producto ha completado su proceso de formulación final, ya está apto para ser utilizado por un paciente. ◦ No obstante, se requiere que dicho producto sea dispensado en un contenedor estéril especial, para poder ser distribuido al mercado y administrado posteriormente al paciente. ◦ El área de llenado aséptico es responsable de realizar el proceso de terminación del producto ( procesos de “Fill and Finish”) ◦ Por muchos años este proceso era llevado a cabo por personas en cuartos limpios, en la actualidad se usan cuartos limpios pero se hace el proceso de llenado en máquinas especiales aislantes (“isolators”) 20 Llenado ◦ El proceso de llenado (proceso que tiene que ser aséptico) es la siguiente etapa luego de la formulación, en la manufactura de productos biológicos. ◦ Este proceso es vital porque los biofármacos, en especial los de naturaleza proteica, no pueden ser esterilizados por métodos tradicionales (calor, adición, adición de químicos, entre otros). ◦ Es una de las etapas más críticas en términos de la calidad del producto, ya que en esta etapa el mismo es altamente susceptible a contaminación. ◦ Una vez el producto está formulado no puede permanecer por mucho tiempo en los tanques de almacenaje, ya que existe un tiempo máximo límite por cada producto (“holding time”), en el que puede estar en el tanque de la formulación final. 21 Finalización del proceso de llenado o terminado 22 ◦ En la etapa de llenado, el producto formulado se dispensa en los recipientes finales que serán distribuidos al mercado (jeringuillas, botellas (“vials”) u otros). Además, se ajusta el volumen final de cada jeringuilla o botella, es decir, se dispensa la cantidad específica de la solución que será llevada al mercado. ◦ Es una etapa crítica en la industria de proteínas ya que es una de las fases en las que el producto está más expuesto al ambiente (a contaminantes viables (vivos) y no viables (partículas, químicos). Por lo tanto, requiere unos controles estrictos y de unos procesos de validaciones abarcadoras. ◦ Cuando se habla de la presentación de un producto, se refiere a si éste será inyectable, consumible por la vía oral, si será un ungüento o inhalado, entre otros. ◦ En otras palabras, a cómo será la forma en que se utilizará por el paciente. ◦ Los productos terapéuticos de naturaleza proteica son por lo general parenterales (inyectables), por lo tanto, requieren de múltiples procesos para el control de la contaminación. ◦ De igual forma este tipo de productos se distribuyen principalmente en jeringuillas, viales o liofilizados (para ser inyectados). Se almacenan de forma adecuada en las facilidades de la manufactura hasta que se empacan y tienen el visto bueno para ser distribuidos al mercado. Cuando los productos han sido llenados o preparados en su presentación final Se guardan en cuartos refrigerados (los de naturaleza proteica) o en condiciones idóneas previo a su empaque. Ya en este tiempo, la fecha de expiración del mismo es colocada. El empaque final no debe tardar mucho (díaspocas semanas) 23 Una vez se completó el llenado, le sigue la etapa de Empaque Cuando el producto terminado llega a un área de empaque ya se encuentra a nivel operacional, en la última etapa donde es manejado antes de su distribución al mercado. • En el área de empaque se realizan varios procesos de importancia: • Inspección de unidades llenas para verificar posibles defectos • Colocación de componentes finales ya sea de las jeringuillas o las botellas • Etiquetado y empaque final (caja con instrucciones con las que el producto llegará al mercado). Antes del empaque final las jeringuillas y/ o los viales llenos tienen que ser inspeccionados para los siguientes defectos: • Defectos cosméticos (daños a jeringuillas o vials que no son aptos) • Material particulado presente • Integridad del contenedor • Fisuras en el cuerpo de la jeringuilla o la botella • Liqueos en el área de los tapones o sellos, falta de sellado • Otros 24 Empaque ◦ Las facilidades del área de empaque no son tan controladas como las de un área de llenado. La razón primordial es que ya en esta etapa los productos no están expuestos a contaminación. El objetivo es seleccionar todos los productos buenos, etiquetarlos y empacarlos. ◦ Por lo tanto, no hay cuartos limpios ni requisitos de equipos estériles ◦ En el área de empaque hay mucha maquinaria: ◦ Equipos automáticos y semiautomáticos ◦ Requiere mucho trabajo manual y la documentación adecuada es esencial. ◦ Requiere seguir cGMPs y SOPs de forma estricta 25 Empaque El proceso de etiquetado: ◦ Este es un proceso muy importante y altamente regulado. Todo producto tiene que cumplir con los requisitos regulatorios de rotulación y etiquetado. La etiqueta permite un control y además, es útil para los pacientes. ◦ Antes de llegar al cuarto de etiquetado: ◦ Las jeringuillas o las botellas ya han sido inspeccionadas ◦ Se han colocado los “plunger rods” y otros dispositivos requeridos para los usuarios poder utilizarlas. ◦ ◦ La etiqueta debe incluir por lo menos: ◦ Nombre del producto, nombre de la compañía, cantidad del producto (volumen y fuerza), número de lote, fecha de expiración. 26 Empaque ◦ Luego del etiquetado hay una verificación para corroborar que las etiquetas son las correctas y que no tienen errores de impresión. ◦ Si todo está en orden, se empaca el producto en cajas con rótulos que incluyen información más detallada (además de la mencionada anteriormente: uso esperado del producto, ingredientes, efectos secundarios, si alguno, manejo, entre otros). ◦ Los lotes empacados que están aptos para distribución son empacados en cajas más grandes. ◦ Finalmente, son distribuidos a los diferentes destinos en el mercado cuando toda la autorización oficial se completa. 27 ◦ Komives, C., & Zhou, W. (Eds.). (2018). Bioprocessing technology for production of biopharmaceuticals and bioproducts. John Wiley & Sons, Incorporated. https://ebookcentral.proquest.com/lib/inter/detail.action?docID=5612900 ◦ Yang, S, (2013). Bioprocessing for value-added products from renewable resources: new technologies and applications. Elsevier. http://site.ebrary.com/lib/interpuertorico/detail.action?docID=10716210 ◦ Zhu, J. (2013). Update on Production of Recombinant Therapeutic Protein: Transient Gene Expression. Smithers Rapra. http://site.ebrary.com/lib/interpuertorico/detail.action?docID=10717795 28 Plan de trabajo módulo 10 Este módulo es relativamente corto en comparación con los anteriores; se espera que se trabaje durante esta semana. Verifique que completa el trabajo del curso. Este módulo no tiene foro integrado 29